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Verfahren zum Betrieb von Dampfkraftanlagen mit Wärmespeicher Es ist
üblich, die Feuerregelung einer Kesselanlage von der Kesselbelastung abhängig zu
machen, wobei man den Kesseldruck als Regelgrundlage verwendet oder die Regelimpulse
von der abströmenden Dampfmenge herleitet. Eine derartige Regelanordnung arbeitet
mit zeitlicher Phasenverschiebung gegenüber den Belastungsänderungen der an die
Kesselanlage angeschlossenen Dampfverbraucher, deren Belastungsschwankungen die
Ursache der Änderungen des Dampfdruckes oder der Dampfmenge sind. Man hat deshalb
vorgeschlagen, die Regelimpulse für die Kesselanlage nicht von Zustandsänderungen
abzuleiten; die eine Funktion der Kesselanlage sind, sondern vielmehr primär auftretende
Impulse hierzu heranzuziehen, nämlich Änderungen in der Belastung der angeschlossenen
Kraftanlage, insbesondere Belastungsänderungen der elektrischen Generatoren. Das
die Maschinenleistung, z. B. die elektrische Leistung, Überwachende Meßgerät, das
die Brennstoff- und Luftzufuhr einregelt, arbeitet hierbei mit einem weiteren Meßgerät
zusammen, das die Brennstoff- und Luftmenge überwacht. Es wird nach jedem Regelvorgang
das durch den Regelimpuls gestörte Gleichgewicht zwischen den Stellkräften der beiden
Geräte wiederhergestellt. Dabei muß jeder Maschinenleistung (elektrischen Leistung)
diejenige Brennstoff- und Luftmenge zugeordnet werden, die gerade ausreicht, um
die elektrische Leistung zu erzeugen. Sind die Charakteristiken der beiden überwachenden,
den Regler betätigenden Meßgeräte verschieden, so muß die eine Charakteristik so
umgeformt werden, daß das Regelgesetz erfüllt wird.
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Man kann nun diese Umformung nur mit einer gewissen Annäherung vorausbestimmen.
Von den beiden überwachenden Meßgeräten mißt das eine eine Energiezufuhr in Form
von Brennstoff und Luft, das andere eine Energieabfuhr, z. B. in Form elektrischer
Energie. Hieraus ergibt sich die Schwierigkeit, die Umformung der einen Charakteristik
mit Sicherheit vorzunehmen. Der wahre Wert der Umformung hängt von den Betriebsverhältnissen
ab, die von Fall zu Fall Schwankungen unterworfen sind. Die Folge davon ist, daß
gewisse Unstimmigkeiten in der Zuordnung einer bestimmten Brennstoff- und Luftmenge
zu einer gegebenen Belastung auftreten. Tritt dieser Fall ein, so weicht der Kesseldruck
nach oben oder unten von seinem Sollwert ab. Man muß also einen Korrekturimpuls
verwenden, und zwar zweckmäßig einen Druckimpuls vom Kesseldruck her als Korrekturimpuls
für die in Abhängigkeit von der Maschinenleistung stehende Brennstoff- und Luftregelung.
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Dieser von dem Druck des Frischdampfes ausgehende Korrekturimpuls
wird nun gemäß der Erfindung bei Dampfkraftanlagen, die mit einem Speicher ausgerüstet
sind und deren selbsttätige Feuerungsregelung in -Abhängigkeit von der Energieabgabe
der Anlage erfolgt,
gleichzeitig als Steuerimpuls für die Speicherventile
zur Speicherregelung verwendet. Es wird also die Speicherregelung in dieses besondere
System der Kesselregelung eingegliedert. Da hierbei dem Speicher zunächst nur die
Aufgabe des Ausgleiches sehr kleiner und kurzfristiger Schwankungen zugewiesen wird,
so läßt sich die Speicherkapazität weitgehend verringern. Noch günstiger gestalten
sich die Verhältnisse, wenn man die Speicherregelung nicht schon bei jeder Abweichung
des Kesseldrucks vom Sollwert einsetzen läßt, sondern die Anordnung so trifft, daß
der Korrekturimpuls innerhalb eines bestimmten zulässigen. Schwankungsbereichs des
Frischdampfdrucks lediglich auf die Feuerregelung einwirkt und erst nach Erreichen
der Grenzen des Schwankungsbereichs die Speicherventile beeinflußt. Ist der Schwankungsbereich
durch ± A p gegeben, so wird also das Ladeventil in diesem Fall durch den Druckimpuls
erst gesteuert, sobald der Druckanstieg den Wert p -'- Q p übersteigt, während umgekehrt
das Entladeventil gesteuert wird, wenn der Druck unter den Wert p - 0 p abgesunken
ist. Die Speicherregelung setzt also erst dann ein, wenn die Feuerregelung nicht
schnell genug der sich ändernden Belastung nachgefolgt ist und der Dampfdruck einen
der Grenzwerte des Korrekturimpulses erreicht hat.
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Diese Art der Regelung ermöglicht es, die Regelfähigkeit einer Kesselanlage
voll auszunutzen. Der Kessel wird nicht nach einer bestimmten mittleren Belastung
gefahren, sondern entsprechend der Belastung zwischen einer unteren und oberen Leistungsgrenze.
Dem Speicher fällt zwischen diesen beiden Leistungsgrenzen die Aufgabe der Deckung
kleiner Spitzen und Täler zu, die der Kessel infolge seiner Trägheit nicht ausgleichen
kann. Der Speicherinhalt steht ferner bei Erreichen der oberen Leistungsgrenze des
Kessels voll zur Deckung der Spitzen zur Verfügung, während der Speicher bei Erreichen
der unteren Leistungsgrenze aufgeladen wird.
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in, dar Zeichnung ist eine mit Korrekturimpuls arbeitende Speicheranlage
schematisch dargestellt. Die Einwirkung des Reglers auf die Brennstoff- und Luftzufuhr
ist so angeriommen, als ob in der Leitung eines Kohlenstaubbrenners ein fertiges
Brennstoff-Luft-Gemisch strömt. Die praktische Ausführung ist hieran nicht gebunden,
sondern es kann irgendeine der bekannten Regelanordnungen für getrennte Brennstoff-Luft-
und Feuergasregelung gewählt werden. Wenn insbesondere mehrere Kessel zu regeln
sind, so wird man zweckmäßig durch einen Hauptregler eine entsprechende Zahl von
Unterreglern steuern, indem der Hauptregler ein' Hilfssteuermittel so einregelt,
daß dessen Strömungsmenge ein Abbild der strömenden Dampfmenge ist. Volt dem Hilfssteuermittel
können dann so viele Mengenimpulse abgeleitet werden, als zur Verstellung der einzelnen
Stellwerke für Brennstoff und Luft nötig sind.
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Der Kessel i wird durch eine Kohlenstaubfeuerung 2 beheizt, ,der ein
Gemisch aus Brennsfoff und Luft durch eine Leitung 3 zugeführt wird. An die Frischdampfleitung
¢ ist eine Kraftmaschine mit den Stufen 5 und 6 angeschlossen, -die in Abhängigkeit
von der Belastung eines Generators 7 durch einen Regler 8 gesteuert wird. Zwischen
die Stufen 5 und 6 ist ein Dampfspeicher 9 mit der Ladeleitung i o und der Entladeleitung
I I geschaltet. 12 und 13 sind das Lade- und Entladeventil. Die Regelung
der Kesselfeuerung erfolgt in Abhängigkeit von Änderungen der Leistung des Generators
7. Der Taktgeber für diese Regelung ist schematisch als Teil 14 dargestellt, wobei
angenommen ist, daß der Taktgeber aus einer stromdurchflossenen Spule finit einem
beweglichen Kern besteht, an dem eine Stange 15 befestigt ist, die auf den Waagebalken
16 und die mit ihm verbundene Stange 17 einer Hilfssteuerung 18 einwirkt. Bei einer
Vergrößerung der Belastung des Generators 7 wird der Kern i9 abwärts in die Spule
hineingezogen und hierdurch der Steuerkolben 2o der Hilfssteuerung 18 abwärts bewegt,
so daß Drucköl unter den Kraftkolben 2 i tritt und durch diesen die Drosselklappe
22 in der Gemischleitung 3 weiter geöffnet wird.
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In die Leitung 3 ist eine Stauscheibe 23 eingebaut. Leitungen 24 und
25, die vor und hinter der Stauscheibe 23 angeschlossen sind, führen zum Rückführer
26, der durch eine Membran 27 in zwei Kammern unterteilt ist. Bei einer Vergrößerung
der strömenden Gemischmenge steigt der Druck in der Leitung 24 an, und es wird hierdurch
auf den Waagebalken 16 eine den eben beschriebenen Regelbewegungen entgegenwirkende
Bewegung übertragen, die zur Beendigung des Regelvorganges führt. Zwischen dem Rückführimpuls
und dem auslösenden Leistungsimpuls muß ein bestimmtes Verhältnis der Charakteristiken
vorliegen, um das gestörte Gleichgewicht zwischen Leistung und Brennstoffzufuhr
wieder herzustellen. Da dieses Verhältnis der Charakteristiken aber nicht immer
eindeutig bestimmbar ist, wird ein von der Hauptleitung 4 ausgehender Druckimpuls
28 als Korrekturimpuls verwendet. Dieser Druckimpuls wirkt auf einen federbelasteten
Kolben 29, der mit dem Waagebalken 16 gekuppelt 'ist: Reicht die Vergrößerung der
Brennstoffzufuhr in der Leitung 3 nicht aus; um den Dampfzustand auf seinem richtigen
Werte zu
halten, so wird durch den Druckimpuls 28 über den Hilfskolben
29 so lange eine zusätzliche Öffnungsbewegung des Steuerkolbens 20 hervorgerufen,
bis der Druck in der Leitung 4 seinen Sollwert erreicht hat. Dieser Druckimpuls
wirkt nun gleichzeitig auf das Ladeventil 12 und das Entladeventil 13 des
Speichers 9 ein, und zwar in folgender Art: Sinkt der Druck in der Leitung ¢ infolge
stärkerer Belastung des Generators 7 unter den Wert p - d p ab, ohne daß die Feuerung
in der Lage gewesen wäre, rechtzeitig nachzukommen, so wird das Entladeventil
13 des Speichers 9 geöffnet und Zusatzdampf in den Niederdruckteil6 der Kraftmaschine
eingeführt. Entsprechend wird bei überschreiten des Druckwertes p -f- A p in der
Leitung ¢ durch den -Druckimpuls 28 das Ventil 12 geöffnet und dem überschußdampf
der Weg zum Speicher 9 freigegeben.